TWI504578B - 製造玻璃之裝置及方法 - Google Patents

Description

製造玻璃之裝置及方法

本發明係關於製造玻璃之裝置以及方法，以及特別是使用多區域玻璃熔爐之裝置及方法。

液晶顯示器(LCD)為被動平板顯示器，其依靠外界光源作為照明。無鹼金屬之礬土矽石玻璃一般使用作為LCD玻璃片應用。該系列玻璃傾向在熔融高溫爐表面上產生穩定的泡沫層，其所在位置為原料(玻璃供應料)填入之處。泡沫層含有固態矽石雜質，其會變為固體「石頭」或清澈的「硬塊」缺陷於最終玻璃中，除非其在進入運送系統之前加以去除。已顯示出該泡沫層能夠到達熔爐前端壁板時會經由熔爐出口傳送固態及氣態雜質至玻璃運送系統。這些固態雜質會變為最終玻璃中固體缺陷。泡沫層亦阻絕由高於玻璃熔融物自由表面上方燃燒器供應之熱量至玻璃熔融物。燃燒器不良效率表示大部份所需要形成熔融物之能量由浸漬於低於熔融物自由表面底下電極加熱所提供。產生相當大的電功率將縮短電極壽命以及導致頻繁地維修熔爐。

具有兩個或多個區域之單一熔爐能夠防止矽石雜質 停留於泡沫層中避免進入玻璃傳送系統。分隔第一及第二區域之壁板能夠防止第一區域中泡沫層進入第二區域。過去，已利用具有一個或多個細縫狀入口(將一個大玻璃池分割為兩個較小區域)內部冷卻相交壁板或利用與隧道式入口連接之兩個分離槽室達成將熔爐區分為多個區域。

在相交板情況中，相交板兩側為高溫的以及通常壁板受到玻璃相當快速地侵蝕。因而，處理過程壽命相當短。當相交板頂部破壞時或內部冷卻失效時熔融效用將終止，釋出冷卻水(以及爆炸地)直接進入玻璃熔融物。除此，假如相交板由熔融鋯石耐火材料製造出，相交板電阻相當低，以及兩個面為高溫的。部分使用來加熱玻璃池之電流會通過相交板，獨立地對壁板加熱以及可能促使壁板產生破壞或在熔融物中形成鋯石雜質。通常，相交板效果為有限時間，其代表玻璃熔融處理過程零件之壽命為有限的。

傳統對這些問題傳統的解決方法為擴大熔爐。估計達成無泡沫表面需要至少目前熔融表面積之兩倍。除此，為了減少相當程度固體及氣體雜質需要另一倍數，將全部熔爐尺寸擴大為目前表面積之三倍。該熔融高溫爐尺寸大大地增加將導致提高投資成本以及操作費用，因為所需要電極(通常為氧化錫)數目需要增加，其會導致玻璃中氧化錫數量增加，其會使熔融物發生錫石析晶現象。

熔爐亦能夠分離為多個並不共用壁板之區域。在該情況中，第一及第二區域可具有其本身並不與隧道形式入口連接之壁板。此能夠使壁板具有極良好的冷卻，但是在熔融 物內產生顯著未加熱區域，當玻璃由第一區域通過第二區域時將降低溫度。當玻璃進入比離開第一區域更低溫度之第二區域時，第二區域熔融固體雜質或澄清氣態雜質效果將減小。除此，耐火性出口覆蓋將磨損至玻璃高度，最終將使泡沫層由第一區域通過第二區域。出口滲漏會促使處理過程完全停止。

對於兩個區域熔爐有效保持帶入於泡沫層之固態以及氣態雜質避免進入傳送系統內，第一與第二區域間之分離必需保持其完整性。另外一方面，熔爐變為一個較大容器，能夠使泡沫層向前移動至前端壁板以及由泡沫層傳送固體雜質進入玻璃傳送系統。

當由兩個或多個區域所構成熔融處理過程為有效的，泡沫層避免形成於第二區域中及在第二額外時間及可利用溫度將固體雜質熔融或使進入氣體雜質被澄清出。

在一項範例中，提供製造玻璃之方法。此方法包括在第一熔融高溫爐提供玻璃熔融物，以及透過連接管將此玻璃熔融物從第一熔融高溫爐流到第二熔融高溫爐的步驟。玻璃熔融物流經位於第二熔融高溫爐上游的連接管第一區域，和位於第一區域下游的連接管第二區域。此方法進一步包括使用第一加熱裝置來加熱第一區域內之玻璃熔融物，以及使用第二加熱裝置來加熱第二區域內之玻璃熔融物的步驟。

在另一項範例中，此裝置包含第一熔融高溫爐，第 二熔融高溫爐，以及連接第一和第二熔融高溫爐，用來將玻璃熔融物從第一熔融高溫爐運送到第二熔融高溫爐的連接管。此連接管包含定義第一區域的第一部分，和定義第二區域的第二部分。第一區域位於第二熔融高溫爐的上游，而第二區域位於第一區域的下游。此裝置進一步包含第一加熱裝置用來加熱連接管第一區域內的玻璃熔融物；和第二加熱裝置用來加熱連接管第二區域內的玻璃熔融物。

因而本發明包含下列非限制性項目及/或實施例。

C1：一種製造玻璃之方法，此方法包括下列步驟：在第一熔融高溫爐中提供玻璃熔融物；透過連接管將此玻璃熔融物從第一熔融高溫爐流到第二熔融高溫爐的步驟，其中玻璃熔融物流經位於第二熔融高溫爐上游的連接管第一區域，和位於第一區域下游的連接管第二區域；使用第一加熱裝置來加熱第一區域內之玻璃熔融物；及使用第二加熱裝置來加熱第二區域內之玻璃熔融物。

C2：C1之方法，其中第一加熱裝置操作獨立於第二加熱裝置。

C3：C1或C2之方法，第一加熱裝置係藉由電流流過連接管之第一部分來加熱連接管第一區域內之玻璃熔融物以及第二加熱裝置係藉由電流流過連接管之第二部分來加熱連接管第二區域內之玻璃熔融物。

C4：C3之方法，其中連接管第二部分包含下游折疊端部結構至少部分地位於第二熔融高溫爐之後側壁板內，以及電流流經下游折疊端部結構。

C5：C1至C4之任何一項方法，其中更進一步包含下列步驟：依據量測溫度自動地調整由至少一個第一加熱裝置及第二加熱裝置所施加的熱量。

C6：C1至C5之任何一項方法，其中更進一步包含下列步驟：加熱位於連接管第一區域上游連接管之第三區域內玻璃熔融物，其中第三加熱裝置加熱連接管之第三區域內玻璃熔融物。

C7：C1至C6之任何一項方法，其中更進一步包含下列步驟：加熱位於至少部分第二熔融高溫爐後側壁板內下游折疊端部結構。

C8：C1至C7之任何一項方法，其中更進一步包含下列步驟：加熱位於至少部分第一熔融高溫爐前側壁板內上游折疊端部結構。

C9：C1至C8之任何一項方法，其中當玻璃熔融物通過連接管之第一區域及第二區域時玻璃熔融物溫度維持在1570℃至1620℃範圍內。

C10：一種製造玻璃之裝置，該裝置包含：第一熔融高溫爐；第二熔融高溫爐；以及連接第一和第二熔融高溫爐之連接管，用來將玻璃熔融物從第一熔融高溫爐運送到第二熔融高溫爐。此連接管包含界定出第一區域的第一部分，和界定出第二區域的第二部分，其中第一區域位於第二熔融高溫爐的上游，而第二區域位於第一區域的下游；第一加熱裝置，配置用來加熱連接管第一區域內的玻璃熔融物；以及第二加熱裝置，配置來加熱連接管第二區域內的玻璃熔融物。

C11：C10之裝置，其中連接管包含下游折疊端部結構。

C12：C11之裝置，其中下游折疊端部結構至少部分地位於第二熔融高溫爐之後側壁板內。

C13：C12之裝置，其中下游折疊端部結構延伸過後側壁板，使得下游折疊端部結構凸出後側壁板內側表面進入第二熔融高溫爐之內部區域。

C14：C11至C13之任何一項裝置，其中連接管更進一步包含上游折疊端部結構至少部分地位於第一熔融高溫爐之前端壁板內。

C15：C11至C14之任何一項裝置，其中下游折疊端部結構界定出間隙以及耐火性材料至少部分地位於間隙內。

C16：C11至C15之任何一項裝置，其中下游折疊端部結構包含第一部分，其相對於第二部分為同心的。

C17：C11至C16之任何一項裝置，其中連接管包含上游折疊端部結構。

C18：C10至C17之任何一項裝置，其中第一部分與第二部分為電氣絕緣，第一加熱裝置配置成流動電流經由第一部分以加熱連接管第一區域內玻璃熔融物，第二加熱裝置配置成流動電流經由第二部分以加熱連接管第二區域內玻璃熔融物。

C19：C10至C18之任何一項裝置，其中更進一步包含第三加熱裝置配置成加熱位於連接管第一區域上游處連接管第三區域內玻璃熔融物。

C20：C10至C19之任何一項裝置，其中更進一步包含控制器配置成自動地依據溫度調整至少一個第一加熱裝置及第二加熱裝置所施加之熱量。

10‧‧‧製造玻璃的裝置

11‧‧‧澄清容器

12‧‧‧第一熔融高溫爐

12a‧‧‧前側壁板

14‧‧‧第二熔化爐

14a‧‧‧後側壁板

15‧‧‧箭頭

16‧‧‧泡沫層

17‧‧‧玻璃塞子

18‧‧‧玻璃熔融物

19‧‧‧旋轉圖案

20‧‧‧連接管

22‧‧‧第一端部

24‧‧‧第二端部

30‧‧‧第一部分

31、41、51‧‧‧溫度計

32‧‧‧第一區域

40‧‧‧第二部分

42‧‧‧第二區域

44‧‧‧下游摺疊端部結構

45‧‧‧耐火材料

46‧‧‧第一部分

47‧‧‧第二部分

48‧‧‧端部部分

50‧‧‧第三部分

52‧‧‧第三區域

54‧‧‧上游摺疊端部結構

60a、60b‧‧‧電氣接點

62a、62b‧‧‧電氣接點

64a、64b‧‧‧電氣接點

61a、61b‧‧‧電線管道

63a、63b‧‧‧電線管道

65a、65b‧‧‧電線管道

70‧‧‧鉑盤

72‧‧‧鎳環

74‧‧‧環形流體路徑

80‧‧‧繼電器

82‧‧‧電源

84‧‧‧電腦

110‧‧‧裝置

120‧‧‧連接管

122‧‧‧第一端部

124‧‧‧第二端部

本發明其他特性及優點揭示於下列說明，以及部分可由說明清楚瞭解，或藉由實施下列說明以及申請專利範圍以及附圖而明瞭。

第1圖為依據本發明範例性實施例之裝置的示意性斷面側視圖。

第2圖為第1圖裝置之放大圖，其顯示出連接第一及第二熔融高溫爐之範例性連接管。

第3圖為裝置另一範例性實施例之放大圖，其包含連接第一及第二熔融高溫爐之範例性連接管。

在下列詳細說明中，揭示出特定細節之範例性實施例提供完全瞭解本發明之原理，其作為說明用途以及並非作為限制用途。因而業界熟知此技術者受益於所揭示內容了解本發明能夠實施於其他實施例中而並不會脫離在此所揭示本發明之內容。除此，為人所熟知之裝置，方法以及材料能夠加以省略而並不會妨礙本發明原理之說明。最後，儘可能地，參考數目代表類似的元件。

有各種多區熔融裝置可以包含目前發明的一或多個 態樣。例如，目前發明的幾個態樣可以根據美國專利2007/0151297中所提出的多區熔融裝置來使用。

如第1圖所示，製造玻璃的裝置10例子可以包含兩個或更多個熔融高溫爐，例如彼此分開的第一熔融高溫爐12和第二熔融高溫爐14。例如，第一熔融高溫爐12和第二熔融高溫爐14可以配置成讓包含在各別爐中的兩容積玻璃熔融物之間不共用同一個壁板。在一個例子中，第一熔融高溫爐12可以包含前側壁板12a，而第二熔融高溫爐14可以包含後側壁板14a。前側壁板12a可以視為玻璃熔融物行進到第二熔融高溫爐14時離開的壁板。後側壁板14a可以視為玻璃熔融物在離開前側壁板12a之後，進入的壁板。如圖所示，前側壁板12a可以跟後側壁板14a間隔分開，也可以面對後側壁板14a，而在進一步例子中，這些壁板也可以彼此朝向外。圖中所示的前側壁板12a大體上平行於後側壁板14a，然而在進一步的例.子中，前側壁板也可以跟後側壁板成一角度，或同方向。第一熔融高溫爐和第二熔融爐可以用各式各樣可以耐受玻璃熔融物處理條件的材料來建構。例如，這些爐能夠以包含燒燧石黏土，矽線石，鋯石，或其他耐火材料的非金屬耐火磚來建構。

在範例性實施例中，第二熔融高溫爐14能夠提供較低熔融速率而低於第一熔融高溫爐12。例如，選擇第一熔融高溫爐中熔融速率等於或大於將供應原料熔解所需要之最小熔融速率。第二熔融高溫爐14熔融速率優先地在第一熔融高溫爐12熔融速率之50%及90%之間。如在此所使用，熔融速 率單位為單位面積除以由高溫爐流出之玻璃流量例如為平方米/噸/日。因而對於已知的流量，所需要高溫爐尺寸能夠容易地計算出。在一項實施例中，第二熔融高溫爐14長度L₂為第一熔融高溫爐12長度L₁之30%及50%之間。選擇第二熔融高溫爐14內玻璃熔融物操作深度d₂使熔融物溫度及熔融物在高溫爐內停留時間為最大，以及應該為第一熔融高溫爐12玻璃熔融物深度d₁之65%及110%之間。

如第1圖和第2圖進一步顯示的，裝置10還可以包含連接管20，連接第一熔融高溫爐12和第二熔融高溫爐14，用來將玻璃熔融物18從第一熔融高溫爐12運送到第二熔融高溫爐14。連接管20可以包含圓柱形管，在大體上垂直於連接管縱軸的平面上，有圓形截面。在進一步的例子中，連接管可以有橢圓形，曲線，多邊形，或其他截面形狀。

連接管20可以包含跟玻璃的溫度和化學性質相容的各種材料。例如，連接管20可以經過設計，在高到大約1650℃的溫度下維持它的結構完整性，同時減少玻璃熔融物的污染。連接管20也可以設計成相當容易加熱，以便增加或維持流經連接管20之熔融玻璃的溫度。例如，連接管20可以包含從鉑族或其合金所選出的耐火金屬。鉑族金屬--釕，銠，鈀，鋨，銥，和鉑--的特性是抗化學侵蝕，良好的高溫特性，以及穩定的電子特性。其他耐火金屬的例子包括鉬和鎢的合金。

連接管20可以包含各種構造。例如，如第2圖所示，連接管20可以包含界定出第一區域32的第一部分30，和界 定出第二區域42的第二部分40。如圖所示，第一區域32可以位於第二熔融高溫爐14的上游，而第二區域42可以位於第一區域32的下游。第一部分30和第二部分40可以彼此整合或分開。此外，如圖所示，第一部分30可以跟第二部分40電絕緣，然而在進一步的例子中，第一和第二部分也可以電聯通。第一部分30可以用各種方式跟第二部分40電絕緣。如圖所示，第一部分30可以跟第二部分40間隔分開以提供電絕緣。有一部分的玻璃熔融物會滲入到第一部分30和第二部分40之間的區域，而凝固在各別電氣接點之間形成玻璃塞17。凝固的玻璃塞子17可以用來填滿第一和第二部分之間的空隙，將玻璃熔融物包含在連接管內，同時維持第一部分30和第二部分40之間的電絕緣。

如第2圖所示，來自第一熔融高溫爐12的玻璃熔融物可以從第一個熔融高溫爐12前側壁板12a上，淹沒在第一熔融高溫爐12之玻璃熔質18表面下方的一個開口離開。同樣的，來自第一熔融高溫爐12的玻璃熔融物可以從第二熔融高溫爐14後側壁板14a上淹沒在第二熔融高溫爐14之玻璃熔融物18表面下方的類似開口進入。如第2圖所示，連接管20可以包含第一端部22，以及跟第一端部22相對的第二端部24。接近每個端部22、24的部分連接管20可以跟各自熔融高溫爐的耐火壁板相鄰，或放置在耐火壁板內，例如一部分連接管20可以跟第一熔融高溫爐12的前側壁板12a相鄰，或放置在前側壁板12a內；而一部分連接管20可以跟第二熔融高溫爐14的後側壁板14a相鄰，或放置在後側壁板14a內。 每個端部22、24都可以放置在接近各別熔融高溫爐壁板寬度的中點，且進一步放置在接近各別熔融高溫爐的底部。

在一個例子中，第一端部22可以至少部分放置在第一熔融高溫爐12的前側壁板12a內。例如，如第2圖所示，第一端部22可以延伸穿過前側壁板12a，使第一端部22從前側壁板12a的內表面突出「P1」距離，到達第一熔融高溫爐12的內部區域。突出距離「P1」可以在玻璃熔融物被拉向連接管20的第一端部22時，降低沿著前側壁板12a內表面的玻璃熔融物流速。降低沿著前側壁板12a內表面的玻璃熔融物流速可以幫忙避免前側壁板12a的加速腐蝕，以及避免在玻璃熔融物中增加耐火石或線。同樣的，第二端部24可以至少部分放置在第二熔融高溫爐14的後側壁板14a內。例如，如第2圖所示，第二端部24可以延伸穿過後側壁板14a，使第二端部24從後側壁板14a的內表面突出「P2」距離到達第二熔融高溫爐14的內部區域。突出距離「P2」可以在玻璃熔融物離開第二端部24，而開始上升到第二熔融高溫爐14內的玻璃熔融物表面時，降低沿著後側壁板14a內表面的玻璃熔融物流速。降低沿著後側壁板14a內表面的玻璃熔融物流速可以幫忙避免後側壁板14a的加速腐蝕，以及避免在玻璃熔融物中增加耐火石或線。突出距離「P1」和「P2」兩者可以從大約0.5英吋到大約1英吋，然而在進一步的例子中，也可以使用其他的突出距離。

雖然玻璃熔融物18可以在爐內加熱，但是爐的耐火壁板本身可能不會直接受熱。事實上，在玻璃熔融物通過第 一熔融爐12的前側壁板12a和第二熔融高溫爐14的後側壁板14a時，爐的牆壁可能作為玻璃熔融物的熱槽。更進一步地，當玻璃熔融物從第一個熔融高溫爐12的前側壁板12a和第二熔融高溫爐14的後側壁板14a，通過連接管20時，對流和輻射可能會造成相當的熱損耗。通過壁板開口和爐之間未加熱連接管的熔融玻璃可能損耗多到100℃的溫度，或更多。如果進入第二熔融高溫爐14之熔融物的溫度比第二爐內的熔融物溫度冷很多的話，可能會造成潛在的缺點。例如，如果進入第二熔融高溫爐14的玻璃熔融物顯著較冷(例如，100℃)，那麼進入第二熔融高溫爐14的較冷玻璃可能容易沉到第二熔融高溫爐14的底部，直接流到爐的出口。這種橫越第二熔融高溫爐14底部的短路徑會降低玻璃熔質在第二熔融高溫爐14內的滯留時間。如此，不想要的石頭和凝聚物可能離開第二熔融高溫爐14，而不像在較長滯留時間時，會完全溶解在玻璃熔融物內。

目前發明的各態樣可以包含兩個或多個加熱裝置來彌補玻璃熔融物從第一熔融高溫爐12通到第二熔融高溫爐14時的熱損耗。此外，這兩個或多個加熱裝置可以幫忙避免連接管20的過熱，同時仍然對玻璃熔融物提供有效的溫度控制。如第2圖所示，在一個例子中，裝置10可以包含第一加熱裝置用來加熱連接管20第一區域32內的玻璃熔融物；和第二加熱裝置用來加熱連接管20第二區域42內的玻璃熔融物。在某些裝置結構中，提供各自的加熱裝置，可以避免使用單一加熱機制時，可能發生的部分連接管過熱問題。例如， 當嘗試升高進入第二熔融高溫爐14之玻璃熔融物的溫度時，單一加熱裝置可能必須過度加熱連接管20的中間部分。如果提供至少兩個加熱裝置，就可以在玻璃熔融物從第一熔融高溫爐12行進到第二熔融高溫爐14時，將熱連續遞增地增加到玻璃熔融物。

第一加熱裝置和第二加熱裝置可以用各種方式來加熱玻璃熔融物。例如，連接管可以透過感應，輻射加熱器，傳導加熱器，對流加熱器，或其他加熱配置或加熱配置的組合來加熱。如圖所示，第一加熱裝置和第二加熱裝置都包含電阻加熱配置，然而其中一個或兩個加熱裝置也可以包含其他的加熱配置。電阻加熱配置可以經過設計，將電流，例如交流電，流過部分連接管20，來加熱這部分的連接管20。事實上，如圖所示，第一加熱裝置可以包含第一電氣接點60a和第二電氣接點60b，兩者跟連接管20的第一部分30電聯通。在整個應用中所描述的電氣接點，可以包含各種結構。如第2圖中的第一電氣接點60a一樣，每個電氣接點可以包含鉑盤70，附接到連接管。鎳環72可以熔接到鉑盤70，在鎳環72和鉑盤70之間界定出環形流體路徑74。冷卻流體可以循環過環形流體路徑74來冷卻接點，且提供電線管道跟連接管的電聯通。

第一部分30界定出了第一電氣接點60a和第二電氣接點60b之間的電子路徑。第一電氣接點60a可以包含第一個電線管道61a，跟繼電器80連接。同樣的，第二電氣接點60b可以包含第二電線管道61b，跟繼電器80連接。繼電器 80可以選擇性地關閉或打開包含電源82的第一電路。當第一電路關閉時，電源82可以使電流過，如此來加熱延伸在電氣接點60a，60b之間的連接管20第一部分30。如此，當第一電路關閉時，第一加熱裝置可以加熱連接管20第一區域32內的玻璃熔融物。或者，繼電器80可以打開第一電路，避免加熱連接管20的第一部分30。

類似第一加熱裝置，第二加熱裝置可以包含第三電氣接點62a和第四個電氣接點62b，兩者跟連接管20的第二部分40電聯通。第二部分40界定出了第三電氣接點62a和第四個電氣接點62b之間的電子路徑。第三電氣接點62a可以包含第三電線管道63a，跟繼電器80連接。同樣的，第四個電氣接點62b可以包含第四個電線管道63b，跟繼電器80連接。繼電器80可以選擇性地關閉或打開包含電源82的第二電路。當第二電路關閉時，電源82可以使電流過，如此來加熱延伸在電氣接點62a、62b之間的連接管20第二部分40。如此，當第二電路關閉時，第二加熱裝置可以加熱連接管20第二區域42內的玻璃熔融物。或者，繼電器80可以打開第二電路，避免加熱連接管20的第二個部分40。

在一個例子中，可以提供控制器來自動調整由至少其中一個加熱裝置所施加的熱量。例如，控制器可以包含電腦84用來傳送信號給繼電器80以便打開或關閉第一電路以控制第一加熱裝置的加熱。此外，電腦84也可以用來傳送信號給繼電器80以便打開或關閉第二電路以控制第二加熱裝置的加熱。在一個例子中，控制器可以根據測得的溫度，自動 調整由至少其中一個加熱裝置所施加的熱。例如，第一個加熱裝置可以配備第一溫度計31，及/或第二加熱裝置可以配備第二溫度計41。在一個例子中，電腦84可以根據來自第一溫度計31的反饋，自動打開或關閉第一電路。同樣的，電腦84可以根據來自第二溫度計41的反饋，自動打開或關閉第二電路。如此，控制器可以根據測得溫度，自動啟動或停止第一和/或第二加熱裝置。如上面所描述的，繼電器80可以透過打開或關閉第一和第二電路來運作。在進一步例子中，控制器可以透過修改橫過電氣接點所施加的電壓來運作。如此，控制器可以根據測得的對應溫度，連續修改加熱器所施加的熱量。

如第2圖所示，連接管20的第一端部22可以包含大體上無摺疊的端部結構，放置於第一熔融高溫爐12前側壁板12a的開口內，在進一步的例子中，第一端部22也可以鄰接在開口外面。連接管20的第二端部24可以跟第一端部22有類似的結構。例如，第二端部24可以包含直管部分，插入第二熔融高溫爐14的後側壁板14a內。然而，僅僅將透過電流來直接加熱的連接管20以直管方式插入第一或第二熔融高溫爐中，可能無法提供令人滿意的通道加熱。事實上，電流會流過位於熔融高溫爐外部之兩個連接點之間的直管。然而，只有接點之間的管道部分會被加熱。因此，沒有電流會流過熔融高溫爐壁板內的管道部分，因此無法加熱那部分的管道。根據目前發明的各態樣，在前側壁板12a和/或後側壁板14a內的管道部分可以被加熱。例如，如底下所描述的， 連接管20的第一端部22可以配備上游摺疊端部結構，而/或連接管20的第二端部24可以配備下游摺疊端部結構。

第2圖顯示連接管20的第二端部24，包含選用的下游摺疊末端結構44。在一個例子中，下游摺疊端部結構44可以至少部分放置在第二熔融高溫爐14的後側壁板14a內。例如，下游摺疊端部結構可以延伸穿過後側壁板14a，使下游摺疊端部結構44的一端從後側壁板14a的內表面突出「P2」距離，到達第二熔融高溫爐14的內部區域。配備摺疊端部結構可以讓電氣接點放置在第二熔融高溫爐14的外面，同時仍然能夠加熱摺疊端部結構位於第二熔融高溫爐14後側壁板14a內的部分。事實上，如圖所示，第三電氣接點62a可以位在摺疊端部結構44第一部分46的一端，而第四個電氣接點62b可以位在摺疊端部結構44第二部分47的一端。第一部分46和第二部分47可以由端部部分48來接合。電流可以從第三電氣接點62a通過第一部分46，進入第二熔融高溫爐14的後側壁板14a。然後電流可以通過端部部分48，然後改變方向通過第二部分47離開後側壁板14a。如此，我們可以瞭解到，連接管20的第二區域42在後側壁板14a內至少有一部分可以被加熱，同時讓第三和第四個電氣接點62a，62b位於後側壁板14a的外面。

如進一步顯示的，下游摺疊端部結構44可以界定出一間隙。此間隙可以在摺疊端部結構44的第一部分46和後側壁板14a之間，提供絕緣隔離層。事實上，如圖所示，第一部分46可以跟第二部分47間隔分開，在其間界定出間隙。 如圖所示，耐火材料45可以至少部分位在此間隙內。耐火材料45可以提供進一步的絕緣，也可以作為隔片，在第一部分46和第二部分47之間提供相對支撐。如圖所示，下游摺疊端部結構的例子可以包含管道的端部部分，內外翻轉然後摺回去，使第一部分46跟第二部分47同心。

進入第二熔融高溫爐14之熔融玻璃的溫度，比離開第一熔融高溫爐12之玻璃熔融物的溫度還重要。因此，如第2圖所示，配置方式可以只有在第二端部24包含摺疊端部結構。或者，如第3圖所示，連接管120的第一端部122和第二端部124都包含摺疊端部結構。事實上，第一端部122包含上游摺疊端部結構54，至少部分放置在前側壁板12a內，而第二端部124包含下游摺疊末端結構44，至少部分放置在後側壁板14a內。例如，上游摺疊端部結構54可以延伸穿過前側壁板12a，使上游摺疊端部結構54的一端從前側壁板12a的內表面突出「P1」距離到達第一熔融高溫爐12的內部區域。此外，下游摺疊端部結構44可以延伸穿過後側壁板14a，使下游摺疊端部結構的一端從後側壁板14a的內表面突出「P2」距離到達第二熔融高溫爐14的內部區域。如前面提到的，突出距離「P1」和「P2」可以分別降低沿著前側壁板12a和後側壁板14a內表面的玻璃熔融物流速。降低沿著內表面的玻璃熔融物流速，可以幫忙避免各別壁板的加速腐蝕，以及避免玻璃熔融物中增加耐火石或線。突出距離「P1」和「P2」兩者可以從大約0.5英吋到大約1英吋，然而在進一步例子中也可以使用其他的突出距離。

上游摺疊端部結構54可以是連接管120第一部分30的一部分。可加以變化，如圖所示連接管120可以包含界定出第三區域52的第三部分50，其中第三部分50包含上游摺疊端部結構54。第三部分50和第一部分30可以彼此整合或分開。此外，如圖所示，第三部分50可以跟第一部分30電絕緣，然而在進一步的例子中，第一和第二部分也可以電聯通。第三部分50可以用各種方式跟第一部分30電絕緣。如圖所示，第三部分50可以跟第一部分30間隔分開以提供電絕緣。一部分玻璃熔融物會滲到第三部分50和第一部分30之間的區域，凝固在各別電氣接點之間將玻璃熔融物包含在連接管內，同時維持第三部分50和第一部分30之間的電絕緣。

如果有的話，上游摺疊端部結構54大致上可以是下游摺疊端部結構44的鏡像以類似的方式運作。因此，如第3圖所示，裝置110可以包含第三加熱裝置，用來加熱位於連接管120第一區域32上游之加熱連接管120第三區域52內的玻璃熔融物。第三加熱裝置可以包含第五個電氣接點64a和第六電氣接點64b，兩者跟連接管120的第三部分50電聯通。第三部分50界定出第五電氣接點64a和第六電氣接點64b之間的電子路徑。第五電氣接點64a可以包含第五電線管道65a跟繼電器80連接。同樣的，第六電氣接點64b可以包含第六電線管道65b，跟繼電器80連接。繼電器80可以選擇性地關閉或打開包含電源82的第三電路。當第三電路關閉時，電源82可以使電流過，如此來加熱延伸在電氣接點64a、64b 之間的連接管120第三部分50。如此，當第三電路關閉時，第三加熱裝置可以加熱連接管20第三區域52內的玻璃熔融物。或者，繼電器80可以打開第一電路以避免加熱連接管120的第三部分50。

在一個範例中可以提供控制器來自動調整第一，第二和第三加熱裝置所施加的熱量。例如，控制器可以如參考第2圖中裝置10所描述的，自動調整第一和第二加熱裝置。同樣的，控制器可以自動調整第3圖中顯示之第三加熱裝置所施加的熱量。電腦84可以傳送信號給繼電器80以打開或關閉第三電路，以控制第三加熱裝置的加熱。在一個例子中，第三加熱裝置可以配備第三溫度計51，而電腦84可以根據來自溫度計51的溫度反饋，自動打開或關閉第三個電路。如此，繼電器80可以透過打開或關閉第三電路來運作。在進一步的例子中，控制器可以透過修改橫過電氣接點所施加的電壓來運作。如此，控制器可以根據測得的對應溫度，連續修改加熱器所施加的熱量。

現在我們將描述根據目前發明各態樣以製造玻璃的方法例子。製造玻璃的方法包括在第一熔融高溫爐12中提供玻璃熔融物18的步驟。如第1圖所示，將玻璃進料餽送到第一熔融高溫爐12中如箭頭15所示。進料可以用批次方式引進第一熔化爐12中，也就是將玻璃製造成分混合在一起，而以間斷裝載的方式引進第一熔融高溫爐12中；或者進料可以連續混合而加入第一玻璃熔融器中。如箭頭15所示，供應原料可經由高溫爐結構中開孔或端埠加入至熔爐內，或在批次 處理過程情況中經由使用推移棒條或鏟斗，或在連續性供應原料情況中使用螺旋或螺旋鑽加入。供應原料成份之數量及種類由玻璃配方所構成。批次處理過程通常使用於少量玻璃以及使用於高溫爐，其容量約為數頓玻璃，其中大型商業化連續性供料高溫爐可容納超過1500噸玻璃，以及每日傳送出數百噸之玻璃。

供應原料可在第一熔爐12中藉由燃料-空氣(或燃料-氧氣)由高於供應原料上方之一個或多個燃燒器產生之火焰加熱，或藉由通過通常按裝於熔爐壁板內側中電極間之電流加熱，或兩者加熱。在壁板上方由耐火塊製造出冠狀結構覆蓋熔爐以及燃燒加熱高溫爐以提供燃料燃燒之空間。

在一些處理過程中，供應原料首先藉由燃料-空氣之火焰加熱，由於供應原料開始熔融以及供應原料電阻降低。電流再通過供應原料/熔融混合物以完成加熱及熔融處理過程。在加熱過程中，供應原料反應作用釋出許多在玻璃熔融物內形成雜質之氣體，其通常稱為玻璃氣泡或雜質種源。雜質種源形成係由於空氣捕獲於供應原料顆粒間之界面空間內所致，以及由於耐火模組解離進入熔融物內。形成雜質種源之氣體包含例如氧氣，二氧化碳，一氧化碳，二氧化硫，氬氣，氮氣或一氧化氮或其混合物。假如並未加以去除，雜質種源可通過玻璃製造處理過程以及並不想要地進入最終玻璃產品中。去除氣體雜質稱為澄清。假如發生不完全熔融及熔解例如熔融物在熔融過程中在適當溫度下經歷不足的停留時間，固體雜質亦會進入最終產品內。構成熔融物之固體雜質 為未熔融之供應原料(岩石)以及小區域玻璃熔融物(團塊)並未完全地熔融以及其餘熔融物並非均勻的，其折射率與大塊熔融物不同。

在熔融過程中，泡沫層16形成於熔融物表面上。該情形特別會發生於無鹼金屬之礬土矽石玻璃情況。並不期望受限於理論，人們相信發泡體係由於少量礬土及矽石層所致，其中較黏滯性但是較輕富矽石玻璃浮在較小黏滯性但是較重富礬土玻璃上。向上浮出經由熔融物之雜質種源被陷住於黏滯性富矽石玻璃中，其形成泡沫層於熔融物上。該泡沫體亦包含原始供應材料，以及熔融處理過程之副產物。

參考第2圖，本發明方法能夠更進一步包含流動玻璃熔融物18經由第一熔融高溫爐12到第二熔融高溫爐14的連接管20之步驟。如圖所示，玻璃熔融物沿著第一路徑18a流動，其經由位於第二熔融高溫爐14上游的連接管20之第一區域32。玻璃熔融物再沿著第一路徑18a流動，其經由位於第一熔融高溫爐32下游的連接管20之第二區域42。該方法更進一步包含使用第一加熱裝置來加熱第一區域內之玻璃熔融物之步驟。在一項範例中，第一加熱裝置功能為玻璃熔融物之溫度與玻璃熔融物保持在第一熔融高溫爐12中之溫度相同。例如，第一加熱裝置能夠配置成維持第一高溫爐32之玻璃熔融物在1570℃至1620℃溫度範圍內，例如為1600℃至1620℃。

本發明方法能夠更進一步包含使用第二加熱裝置來加熱第二區域內之玻璃熔融物之步驟。在一項範例中，第二 加熱裝置功能為玻璃熔融物之溫度與玻璃熔融物保持在第一熔融高溫爐12中之溫度相同。例如，第二加熱裝置能夠配置成維持第二高溫爐42之玻璃熔融物在1570℃至1620℃溫度範圍內，例如為1600℃至1620℃。第二加熱裝置能夠設計成允許玻璃熔融物加入第二熔融高溫爐14，其溫度大於第二熔融高溫爐14中玻璃熔融物之平均溫度20℃。進入第二熔融高溫爐14之玻璃熔融物的相當高溫度會產生旋轉圖案19。確實，進入第二熔融高溫爐14之玻璃熔融物傾向上昇至玻璃熔融物之表面，其中當玻璃氣泡13在玻璃熔融物18之表面處釋出，澄清作用較容易發生。當玻璃冷卻時，玻璃向下流動以及部分玻璃熔融物向後拉引朝向後側壁板14a於其運行經由旋轉圖案19以再循環經由第二熔融高溫爐14之時。因而，進入第二熔融高溫爐14之玻璃熔融物有助於循環玻璃熔融物18以提高在第二熔融高溫爐內之剩餘時間同時亦有助於當玻璃熔融物流動靠近玻璃熔融物表面之澄清處理過程。

有益地，第一及第二熔融高溫爐12、14間之連接管20四周氣體能夠加以調整以提供氣體內預先決定氫氣分壓。如2005年4月27日所公告美國第2006/0242996號專利所揭示，與連接管20接觸及外側氫氣分壓能夠使用來控制去除耐火性金屬容器內熔融玻璃中氣體雜質。該控制能夠藉由包圍容器於圍繞著容器外殼中變為容易，圍繞著容器之外殼亦包圍著與耐火性金屬容器接觸之氣體。當玻璃經由第一熔融高溫爐12前端壁板12a離開時，冷卻玻璃能夠使用來再加載氧氣於玻璃內之多價澄清劑或試劑。藉由後續降低熔融高溫爐 壁板外側與連接管20接觸氣體中氫氣分壓，由玻璃熔融物滲透經過以及離開連接管20之氫氣會增強，其促使熔融玻璃內釋出氧氣以及激烈氣泡通過連接管。該大量氧氣釋出有助於促使熔融物內雜質種源聯合。能夠使用再加入澄清劑以改善第二熔融高溫爐14內以及後續澄清步驟過程中澄清，例如在第二熔融高溫爐14下游以及與第二熔融高溫爐連通之澄清容器11內。接觸連接管20的氣體之氫氣分壓能夠藉由例如控制與連接管20接觸氣體之有效露點加以控制。

依據本發明，不像第一熔融高溫爐12中熔融物表面，第二熔融高溫爐14內玻璃熔融物之表面實質上無本發明所揭示之泡沫，顆粒以及其他污染物。在第二高溫爐14中熔融物無泡沫表面能夠提供位於熔融物表面上方燃燒器(並未顯示出)較大熱效率。存在於熔融高溫爐12中泡沫層16作為將燃燒器產生熱量與玻璃熔融物表面隔絕。因而，在第一熔融高溫爐12中作為熔融所需要熱量75%來自於電流加熱，以及大約25%來自於高於玻璃熔融物18上方燃料-氧氣燃燒器。電熱熔融為有效率的能源，但是靠近於電極側邊壁板上局部溫度會非常高以及電熱熔融之耐火壽命通常較短，而短於主要燃燒熔融之情況。另外一方面，在第二熔融高溫爐14中玻璃熔融物18無泡沫層表面能夠允許主要熱量由燃料-氧氣燃燒器而非電熱方式提供。

必需強調上述所說明本發明實施例特別是優先實施例只作為實施可能之範例，其揭示只作為清楚地瞭解本發明之原理。本發明上述所說明實施例可作許多變化及改變而並 不會脫離本發明之精神及範圍。所有變化及改變均含蓋於本發明範圍內以及受到下列申請專利範圍保護。

10‧‧‧製造玻璃的裝置

11‧‧‧澄清容器

12‧‧‧第一熔融高溫爐

12a‧‧‧前側壁板

14‧‧‧第二熔化爐

14a‧‧‧後側壁板

15‧‧‧箭頭

16‧‧‧泡沫層

17‧‧‧玻璃塞子

18‧‧‧玻璃熔融物

19‧‧‧旋轉圖案

20‧‧‧連接管

Claims (23)

1. 一種製造玻璃之方法，該方法包括下列步驟：在一第一熔融高溫爐中提供一玻璃熔融物；透過一連接管將該玻璃熔融物從該第一熔融高溫爐流到一第二熔融高溫爐，其中該玻璃熔融物流經位於該第二熔融高溫爐上游的該連接管的一第一區域，和位於該第一區域下游的該連接管的一第二區域；使用一第一電阻加熱裝置來加熱該連接管的該第一區域內之該玻璃熔融物，該第一電阻加熱裝置流動一電流通過該連接管的該第一區域，因而加熱該連接管的一第一部分，其中該第一部分界定該連接管的該第一區域，該連接管的該第一區域界定一第一電子路徑，該第一電子路徑介於與該連接管的該第一區域電氣連接的一第一電氣接點以及與該連接管的該第一區域電氣連接的一第二電氣接點之間；以及使用一第二電阻加熱裝置來加熱該連接管的該第二區域內之該玻璃熔融物，該第二電阻加熱裝置流動一電流通過該連接管的該第二區域，因而加熱該連接管的一第二部分，其中該第二部分界定該連接管的該第二區域，該連接管的該第二區域界定一第二電子路徑，該第二電子路徑介於與該連接管的該第二區域電氣連接的一第三電氣接點以及與該連接管的該第二區域電氣連接的一第四電氣接點之間，其中該連接管的該第一部分與該連接管之該第二部分電氣絕緣。
2. 如請求項1所述之方法，其中該第一加熱裝置的操作獨立於該第二加熱裝置。
3. 如請求項1所述之方法，其中該連接管之該第一部分與該連接管之該第二部分係分離並間隔開，以提供電氣絕緣。
4. 如請求項3所述之方法，其中該連接管之該第一部分與該連接管之該第二部分以一玻璃塞子提供電氣絕緣。
5. 如請求項1所述之方法，其中該連接管的該第二部分包含一下游折疊端部結構，該下游折疊端部結構至少部分地位於該第二熔融高溫爐之一後側壁板內，且該電流流經該下游折疊端部結構。
6. 如請求項1至5之任何一項所述之方法，更進一步包含下列步驟：依據一量測溫度自動地調整由該第一加熱裝置及該第二加熱裝置的至少一者所施加的熱量。
7. 如請求項1至5之任何一項所述之方法，更進一步包含下列步驟：加熱位於該連接管的該第一區域上游的該連接管之一第三區域內之該玻璃熔融物，其中一第三加熱裝置加熱該連接管之該第三區域內之該玻璃熔融物。
8. 如請求項1至5之任何一項所述之方法，更進一步包含下 列步驟：加熱一下游折疊端部結構，該下游折疊端部結構至少部分地位於該第二熔融高溫爐的一後側壁板內。
9. 如請求項1至5之任何一項所述之方法，更進一步包含下列步驟：加熱一上游折疊端部結構，該上游折疊端部結構至少部分地位於該第一熔融高溫爐的一前側壁板內。
10. 如請求項1至5之任何一項所述之方法，其中當該玻璃熔融物通過該連接管之該第一區域及該第二區域時，該玻璃熔融物的溫度維持在約1570℃至約1620℃範圍內。
11. 如請求項1所述之方法，其中該第二電阻加熱裝置允許該玻璃熔融物以大於該第二熔融高溫爐中該玻璃熔融物之平均溫度約20℃之溫度加入該第二熔融高溫爐。
12. 一種製造玻璃之裝置，該裝置包含：一第一熔融高溫爐；一第二熔融高溫爐；一連接管，該連接管連接該第一熔融高溫爐和該第二熔融高溫爐，且用來將一玻璃熔融物從該第一熔融高溫爐運送到該第二熔融高溫爐，該連接管包含界定出一第一區域的一第一部分，和界定出一第二區域的一第二部分，其中該第一區域位於該第二熔融高溫爐的上游，而該第二區域位於該第一區域的下游； 一第一電阻加熱裝置，配置該第一電阻加熱裝置藉由流動一電流通過該連接管的該第一區域並因此加熱該連接管的該第一部分，而加熱該連接管的該第一區域內的該玻璃熔融物，其中該連接管的該第一區域界定一第一電子路徑，該第一電子路徑介於與該連接管的該第一區域電氣連接的一第一電氣接點以及與該連接管的該第一區域電氣連接的一第二電氣接點之間；以及一第二電阻加熱裝置，配置該第二電阻加熱裝置藉由流動一電流通過該連接管的該第二區域並因此加熱該連接管的該第二部分，而加熱該連接管的該第二區域內的該玻璃熔融物，其中該連接管的該第二區域界定一第二電子路徑，該第二電子路徑介於與該連接管的該第二區域電氣連接的一第三電氣接點以及與該連接管的該第二區域電氣連接的一第四電氣接點之間，其中該連接管的該第一部分與該連接管之該第二部分電氣絕緣。
13. 如請求項12所述之裝置，其中該連接管包含一下游折疊端部結構。
14. 如請求項13所述之裝置，其中該下游折疊端部結構係至少部分地位於該第二熔融高溫爐之一後側壁板內。
15. 如請求項14所述之裝置，其中該下游折疊端部結構延伸通過該後側壁板，使得該下游折疊端部結構的一末端凸出該 後側壁板的一內側表面進入該第二熔融高溫爐之一內部區域。
16. 如請求項14所述之裝置，其中該連接管更進一步包含一上游折疊端部結構，該上游折疊端部結構至少部分地位於該第一熔融高溫爐之該前端壁板內。
17. 如請求項13所述之裝置，其中該下游折疊端部結構界定出一間隙，且一耐火性材料係至少部分地位於該間隙內。
18. 如請求項13所述之裝置，其中該下游折疊端部結構包含一第一部分，該第一部分相對於一第二部分為同心的。
19. 如請求項12至18之任何一項所述之裝置，其中該第一部分與該第二部分係分離並間隔開，以提供電氣絕緣。
20. 如請求項19所述之裝置，更進一步包含一玻璃塞子於該第一部分與該第二部分之間，使得該玻璃塞子填滿該第一部分與第二部分之間的空隙，以將該玻璃熔融物包含在該連接管內，同時維持該第一部分和該第二部分之間的電氣絕緣。
21. 如請求項12至18之任何一項所述之裝置，更進一步包含一第三加熱裝置，配置該第三加熱裝置以加熱位於該連接管的該第一區域上游處之該連接管的一第三區域內之該玻璃 熔融物。
22. 如請求項12至18之任何一項所述之裝置，更進一步包含一控制器，該控制器配置成依據一量測溫度自動地調整由該第一加熱裝置及該第二加熱裝置之至少一者所施加之熱量。
23. 如請求項12所述之裝置，其中該第二電阻加熱裝置允許該玻璃熔融物以大於該第二熔融高溫爐中該玻璃熔融物之平均溫度約20℃之溫度加入該第二熔融高溫爐。